液晶配向層表面處理方法及其應用的製作方法
2023-06-04 16:52:26
專利名稱：液晶配向層表面處理方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明關於一種液晶配向層表面處理方法，特別是關於一種利用電漿能量束轟擊氟化材料配向層的非接觸式液晶配向製程。
背景技術：
一般液晶顯示器(Liquid Crystal Displayer，LCD)的面板結構中，最重要的就是液晶層，而通常裝填液晶層的結構與液晶層的接觸面會設置有配向層(alignment layer)，且配向層表面具有特殊的結構以及表面性質，造成液晶層中的液晶分子形成對應的向列相位(nematicsphase)排列。其中，配向層最重要的要求預傾角、塗布性以及配向性，這些特性的決定因素與結構和製程有直接的關係。過去，第一代至第四代液晶顯示器生產廠皆利用接觸式製程來製作其配向層，並在聚醯亞胺酯材質所構成的配向層上，施予表面處理，而於配向層表面形成細微的溝槽，使得液晶層中的液晶分子沿著這些溝槽均勻排列。然而，這類的製程無可避免地會產生粉塵、靜電、傷痕等問題，因此在目前的產業中，玻璃基板走向大尺寸化的趨勢，刷磨(rubbing)配向的方式已無法符合面板良率所要求的標準，以致於必須找尋非接觸式配向的技術以提高製程良率。
基於前述問題所開發的非接觸式配向的方法，通過照射高能光束，與配向層產生化學反應，使得配向層中的聚合體發生極化或構造變化而達到所需的配向性。此類技術所使用的光配向、電漿能量束配向與離子束配向技術目前尚未突破，其瓶頸在於無法給予液晶分子和配向層之間有一足夠的方位角錨定能(Azimuthal anchoring energy)，以致於配向後的液晶預傾角會於數周后降低，此現象並無法符合家用電視所需顯示性能。
再者，根據美國公告第US6682786B1號專利，其雖然揭露利用離子束照射其液晶顯示器中含氟的配向層，但是只能做到形成液晶分子垂直排列的配向性的配向層，且其未有證據證明其配向層的穩定性是否足以提供消費市場所需。
因此，本發明基於現有技術配向層的缺陷，乃極思改良，發明出一種液晶配向層表面處理方法。
發明內容
本發明主要目的是提供一種液晶配向層表面處理方法，該方法通過電漿能量束轟擊配向層的非接觸式液晶配向製程，用以解決現有技術所存在的缺陷。
本發明的另一目的是通過所使用的表面處理方法使用電漿能量束處理含氟的配向材料，可強化液晶於配向層上的錨定能(anchoringenergy)，使處理過後的配向層不易變質，達到配向層具長時間穩定的效果，以維持液晶顯示器於顯示性能的高穩定性。使用含氟材料的配向層，可強化液晶於配向層上的錨定能(anchoring energy)，使處理過後的配向層不易變質，配向層具長時間穩定、及具有於高熱、高光環境下仍可維持液晶顯示器性能的高穩定性，合乎業界標準的高可靠度。
本發明的再一目的通過所使用的表面處理方法使用電漿能量束處理配向層，所達到的非接觸式液晶配向製程，可避免接觸式配向可能造成的靜電、微塵等汙染，以提高製程良率。
為使熟悉該項技藝人士了解本發明的目的、特徵及功效，茲通過下述具體實施例，並配合所示附圖，對本發明詳加說明。
圖1顯示本發明液晶配向層表面處理方法的配向層結構示意圖；圖2顯示本發明液晶配向層表面處理方法的裝置示意圖；圖3顯示本發明液晶配向層表面處理方法所形成的配向層及其應用示意圖；圖4顯示本發明液晶配向層表面處理方法後所形成的配向層及其應用另一示意圖；圖5顯示本發明液晶配向層表面處理方法後所形成的配向層及其應用再一示意圖；圖6顯示經本發明液晶配向層表面處理方法後的液晶分子的預傾角與退化時間的關聯圖。
圖中符號說明1 液晶面板10 工件11 基材13 配向層20 電漿裝置21 真空腔室23 電漿發射器25 電漿能量束30 液晶分子具體實施方式
圖1顯示本發明液晶配向層表面處理方法的配向層結構示意圖。圖2顯示本發明液晶配向層表面處理方法的裝置示意圖。圖3顯示本發明液晶配向層表面處理方法所形成的配向層及其應用示意圖。
參考圖1以及圖2所顯示，一工件10一基材11上形成有一配向層13，該基材11一液晶顯示器面板結構的一部份，該配向層13則由特殊材料所構成，用以提供液晶顯示器面板結構中的液晶分子30的接觸媒介，並控制該些液晶分子30的排列狀態。通過本發明液晶配向層表面處理方法，將前述的工件10設置於一電漿裝置20的真空腔室21中，以控制該電漿裝置20形成具有特殊狀態的加工環境，並通過該電漿裝置20中的一電漿發射器23，在該真空腔室21形成的加工環境中產生電漿能量束25，利用此電漿能量束25照射該工件10上的配向層13，使得該配向層13表面形成具有特殊的表面性質，且此表面性質控制液晶分子30接觸該配向層13所造成的排列狀態的決定因素而達到特殊的配向性。參考第3圖所示，一液晶面板1結構的基材11上可設置此配向層13，並依照該配向層13的配向性形成傾斜配向，造成該配向層13所接觸的液晶分子30與該配向層13表面形成特定的預傾角。
圖4顯示本發明液晶配向層表面處理方法後所形成的配向層及其應用另一示意圖。
參考圖4所顯示，前述的圖2所顯示的電漿裝置20中，其電漿發射器23所產生的電漿能量束25具有帶電粒子或中性粒子以及紫外線能量，轟擊該工件10的配向層13，並與配向層13產生化學反應，使得配向層13中的聚合體發生極化或構造變化而達到所需的配向性，以形成特殊的表面性質。因此，一液晶面板1結構的基材11上可設置此配向層13，並使得液晶分子30依照該配向層13的配向性而形成垂直排列。
圖5顯示本發明液晶配向層表面處理方法後所形成的配向層及其應用再一示意圖。
參考圖5所顯示，前述的圖2所顯示的電漿裝置20中，其電漿發射器23所產生的電漿能量束25具有帶電粒子、中性粒子以及紫外線能量，轟擊該工件10的配向層13，並與配向層13產生化學反應，使得配向層13中的聚合體發生極化或構造變化而達到所需的配向性，以形成特殊的表面性質。因此，一液晶面板1結構的基材11上可設置此配向層13，並使得液晶分子30依照該配向層13的配向性而形成水平排列。
前述的電漿能量束25可為Ar電漿能量束以及混合的Ar/H2電漿能量束中的一種。
前述的配向層13中含有氟分子基，且該電漿裝置20的電漿發射器23所產生的電漿能量束25具有帶電粒子、中性粒子以及紫外線能量，轟擊該工件10的配向層13，發生極化作用而形成特殊的表面親和性質，在前述液晶分子30的各種預傾角排列的實施方式，包括傾斜、垂直以及水平等各種液晶分子30排列方式中，可增進其液晶分子30的排列的穩定性，因而可歷經更久的時間而不會退化。
該配向層13的含氟材料可為含氟聚醯亞胺(F-Polyimide)、含氟聚乙烯肉桂酸鹽(F-PVCN)、含氟聚甲基丙烯酸甲酯(F-PMMA)、含氟類鑽石膜(F-DLC)以及這些材料的混合物中的一種。
圖6顯示經本發明液晶配向層表面處理方法後的液晶分子的預傾角與退化時間的關聯圖。
參考圖6所顯示，比較含氟化聚醯亞胺的配向層與不含氟化物的配向層，其分別通過本發明的電漿能量束進行配向層表面處理後，可證明使用含氟化聚醯亞胺的配向層，在經過一段時間後，雖然其預傾角變化，但改變不大，而不含氟化物的配向層，在經過一段時間後，其預傾角變化較大。因此，本發明的液晶配向層表面處理方法，利用於含氟化物的配向層，可更突顯其功效，使得強化液晶於配向層上的錨定能，使處理過後的配向層不易變質，達到配向層具長時間穩定的效果，以維持液晶顯示器於顯示性能的高穩定性。
以上已將本發明做一詳細說明，以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。由此，本發明提供有關於液晶配向層表面處理方法，而極具進步性並符合申請發明專利的要件，依法提出申請。
權利要求
1.一種液晶配向層表面處理方法，其特徵是，包括通過一電漿能量束照射一配向層的表面，使得配向層達到特殊的配向性；其中，該配向層形成於一基材上的含氟材料層。
2.如權利要求1所述的液晶配向層表面處理方法，其特徵是，該配向層的配向性使得所接觸的液晶分子形成的的預傾角選擇垂直狀態、傾斜狀態以及水平狀態中的一種。
3.如權利要求1所述的液晶配向層表面處理方法，其特徵是，該配向層的含氟材料選自含氟聚醯亞胺F-Polyimide或含氟聚乙烯肉桂酸鹽F-PVCN或含氟聚甲基丙烯酸甲酯F-PMMA或含氟類鑽石膜F-DLC的混合物。
4.如權利要求1所述的液晶配向層表面處理方法，其特徵是，該電漿能量束為Ar電漿能量束。
5.如權利要求1所述的液晶配向層表面處理方法，其特徵是，該電漿能量束為混合的Ar/H2電漿能量束。
6.一種液晶配向層表面處理方法及其應用，其特徵是，包括通過一電漿能量束照射一配向層的表面，使得配向層達到特殊的配向性，該配向層分別形成於一液晶面板結構中的基材上的含氟材料層；一液晶層置入該液晶面板結構中而接觸該配向層。
7.如權利要求6所述的液晶配向層表面處理方法及其應用，其特徵是，該配向層的配向性使得所接觸的液晶分子形成的的預傾角選擇垂直狀態、傾斜狀態以及水平狀態中的一種。
8.如權利要求6所述的液晶配向層表面處理方法及其應用，其特徵是，該配向層選自含氟聚醯亞胺F-Polyimide或含氟聚乙烯肉桂酸鹽F-PVCN或含氟聚甲基丙烯酸甲酯F-PMMA或含氟類鑽石膜F-DLC的混合物。
9.如權利要求6所述的液晶配向層表面處理方法及其應用，其特徵是，該電漿能量束為Ar電漿能量束。
10.如權利要求6所述的液晶配向層表面處理方法及其應用，其特徵是，該電漿能量束為混合的Ar/H2電漿能量束。
全文摘要
一種液晶配向層表面處理方法及其應用，該方法通過一電漿能量束照射一配向層的表面；其中，該配向層形成於一基材上的含氟材料層，使得該配向層表面形成具有特殊的表面性質，且此表面性質具有特定配向性，而控制接觸該配向層的液晶分子形成對應的排列狀態。該些配向層可應用於液晶面板液晶層中的配向層，用以控制該液晶分子形成對應的排列狀態。本發明利用於含氟化物的配向層，可強化液晶於配向層上的錨定能，使處理過後的配向層不易變質，達到配向層具長時間穩定的效果，以維持液晶顯示器的高穩定性。
文檔編號G02F1/133GK1800949SQ20041009419
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優先權日2004年12月31日
發明者劉品均, 李金揚, 熊明德, 李政道, 歐烈格, 依格 申請人:財團法人工業技術研究院